(57)【要約】【課題】  良好な精度で自己位置測定を行なうことのできる自己完結性のある自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を得る。【解決手段】  地上局装置を配置した複数の地上局と移動体搭載装置を配置した航空機等の移動体を構成要素として自己位置測定システムを運用する。そして、これら複数の地上局から移動体に向けて自己位置測定に必要な送信時刻情報あるいは移動体との距離情報をメッセージに構成してパルス状の電波で送信し、移動体側においてこれら地上局からのメッセージを受信して各地上局との距離情報を取得後、これら距離情報と各地上局との位置情報に基づいて自己位置を測定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の地上局から符号化されたパルス状の電波でメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムであって、
前記各地上局は、
前記メッセージの送信時刻情報を取得する送信時刻取得手段と、
この送信時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、
前記移動体は、
各地上局から送信されたパルス状の電波を受信してその受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、
前記パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、
この再生されたメッセージ内の送信時刻情報と前記受信時刻情報とから前記各地上局からの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
これら各地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする自己位置測定システム。
【請求項２】
前記地上局のメッセージ編集手段は前記メッセージ内に自局の位置情報を含めて編集し、前記移動体の自己位置測定手段は前記メッセージ内の位置情報を前記各地上局の位置情報として自己位置を測定することを特徴とする請求項１に記載の自己位置測定システム。
【請求項３】
前記地上局のメッセージ編集手段は前記メッセージ内に自局の識別情報を含めて編集し、前記移動体の自己位置測定手段は前記メッセージ内の識別情報に基づいてあらかじめ設定された前記各地上局の位置情報テーブルを参照して得た位置情報を前記各地上局の位置情報として自己位置を測定することを特徴とする請求項１に記載の自己位置測定システム。
【請求項４】
前記地上局を３局以上設置し、前記移動体の自己位置測定手段は３局以上の前記地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから３次元の自己位置を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項５】
前記地上局を２局以上設置し、前記移動体はさらに自己の高度情報を取得する高度情報取得手段を有するとともに、前記自己位置測定手段は２局の前記地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とに加え前記高度情報取得手段からの自己の高度情報を用いて３次元の自己位置を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項６】
前記移動体はさらに自己の移動速度ベクトル情報を取得する速度情報取得手段を有するとともに、前記自己位置測定手段はそれぞれ異なる時刻に取得した複数の前記各地上局からの距離情報を前記速度情報取得手段からの自己の移動速度ベクトル情報に基づいて所定の基準時刻における距離情報に補正し、これら補正後の各地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項７】
前記地上局のメッセージ編集手段は前記メッセージ内に前記移動体の識別情報を含めて編集し、前記移動体の復号化手段は自己の識別情報に一致した前記識別情報を検出したときのみ前記メッセージを再生することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項８】
前記地上局の符号化手段は前記メッセージを暗号化する暗号化手段を含み、前記移動体の復号化手段は前記暗号化されたメッセージを復号する暗号復号化手段を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項９】
複数の地上局から符号化されたパルス状の電波でメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムであって、
各地上局は、
前記移動体までの距離情報を観測する距離観測手段と、
この観測距離情報とその観測時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、
前記移動体は、
前記各地上局から送信されたパルス状の電波を受信する受信手段と、
パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、
前記複数の地上局からの前記メッセージ内の観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする自己位置測定システム。
【請求項１０】
前記地上局のメッセージ編集手段は前記メッセージ内に自局の位置情報を含めて編集し、前記移動体の自己位置測定手段は前記メッセージ内の位置情報を前記地上局の位置情報として自己位置を測定することを特徴とする請求項９に記載の自己位置測定システム。
【請求項１１】
前記地上局のメッセージ編集手段は前記メッセージ内に自局の識別情報を含めて編集し、前記移動体の自己位置測定手段は前記メッセージ内の識別情報に基づいてあらかじめ設定された前記各地上局の位置情報テーブルを参照して得た位置情報を前記地上局の位置情報として自己位置を測定することを特徴とする請求項９に記載の自己位置測定システム。
【請求項１２】
前記地上局を３局以上設置し、前記移動体の自己位置測定手段は３局以上の前記地上局からの観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから３次元の自己位置を測定することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項１３】
前記地上局を２局以上設置し、前記移動体はさらに自己の高度情報を取得する高度情報取得手段を有するとともに、前記自己位置測定手段は２局の前記地上局からの観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とに加え前記高度情報取得手段からの自己の高度情報を用いて３次元の自己位置を測定することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項１４】
前記移動体はさらに自己の移動速度ベクトル情報を取得する速度情報取得手段を有するとともに、前記自己位置測定手段は複数の前記地上局からのそれぞれ異なる観測時刻に取得した観測距離情報を前記速度情報取得手段からの自己の移動速度ベクトル情報に基づいて所定の基準時刻における観測距離情報に補正し、これら補正後の複数の地上局からの観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記複数の地上局の位置情報とから自己位置を測定することを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項１５】
前記地上局のメッセージ編集手段は前記メッセージ内に前記移動体の識別情報を含めて編集し、前記移動体の復号化手段は自己の識別情報に一致した前記識別情報を検出したときのみ前記メッセージを再生することを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項１６】
前記地上局の符号化手段は前記メッセージを暗号化する暗号化手段を含み、前記移動体の復号化手段は前記暗号化されたメッセージを復号する暗号復号化手段を含むことを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載の自己位置測定システム。
【請求項１７】
複数の地上局から符号化されたパルス状の電波で送信時刻情報を含むメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムに使用される地上局装置であって、
前記メッセージの送信時刻情報を取得する送信時刻取得手段と、
この送信時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有することを特徴とする地上局装置。
【請求項１８】
複数の地上局から符号化されたパルス状の電波で移動体までの距離情報及びこの距離情報を観測した観測時刻情報を含むメッセージを送信し、この電波を受信した前記移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムに使用される地上局装置であって、
前記移動体までの前記距離情報を観測する距離観測手段と、
この観測距離情報と前記観測時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、
この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、
このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有することを特徴とする地上局装置。
【請求項１９】
複数の地上局から符号化されたパルス状の電波で送信時刻情報を含むメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムに使用される移動体搭載装置であって、
前記地上局から送信されたパルス状の電波を受信してその受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、
前記パルス状の電波から前記メッセージを再生する復号化手段と、
この再生されたメッセージ内の前記送信時刻情報と前記受信時刻情報とから前記各地上局からの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
これら各地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする移動体搭載装置。
【請求項２０】
複数の地上局から符号化されたパルス状の電波で移動体までの距離情報及びこの距離情報を観測した観測時刻情報を含むメッセージを送信し、この電波を受信した前記移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムに使用される移動体搭載装置であって、
前記各地上局から送信されたパルス状の電波を受信する受信手段と、
前記パルス状の電波から前記メッセージを再生する復号化手段と、
前記複数の地上局からの前記メッセージ内の観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする移動体搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機等の移動体が自己位置を精密に測定するための地上施設を含む自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体が自己位置を測定するためのシステムとしてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が広く用いられており、その有効性も知られている。ＧＰＳを用いて移動体が自己位置を測定する際、移動体は、地球を周回する複数の衛星からの電波を受信し、これらの衛星からのメッセージに含まれる各種の測位情報に基づいて自己位置を測定している。この測定を行なうときに、例えば、４個以上の衛星からの電波を同時受信することによって、移動体の３次元の位置情報を得ている。また、このようにして得た位置情報を、さらに移動体の種類に応じて補正することによって、最適な測位位置を得るようにした事例が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、特に航空機等の移動体においては、外部からの情報を必要とせずに自機内部だけで計測されるデータから自機の現在位置を得ることのできる慣性航法装置（ＩＮＳ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）を使用することが一般的である。慣性航法装置の基本原理等については、例えば、非特許文献１に詳述されている。
【特許文献１】特開２００３−２２７７２４号公報（第７ページ、図１）
【非特許文献１】岡田実編「航空電子装置」、日刊工業新聞社、昭和４７年７月３０日、第２３２ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のＧＰＳシステムは、所定の測位が可能となるように複数の衛星を運用管理することによってはじめて成り立っている。そして、衛星の利用可否や測位性能等は、これら衛星を運用する運用者によって管理されている。従って、このシステムの利用者は、このシステムを用いた自己位置の測定を、必ずしも保証されていない。すなわち、利用者にとっては自己完結性がないことになり、用途によっては弱点となり得る点があった。また、極めて汎用性の高いシステムであるが故に、利用者側に選択的なサービスを提供できないという問題もあった。さらに、衛星からの電波を受信する専用アンテナを設置する必要があり、例えば小型航空機等においては機体の改修等を伴うことなどから、その適用が必ずしも容易ではなかった。
【０００５】
一方、航空機等の移動体では、自律航法装置である慣性航法装置を採用することによって、自己完結性を持たせることが可能である。しかし、この装置では、誤差が自己発散するという原理上の問題から、必ずしも良好な精度が得られなかった。
【０００６】
このように、航空機等の移動体において良好な精度の自己位置測定が可能な自己完結性のある簡易な自己位置測定システムが求められていた。
【０００７】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、良好な精度で自己位置測定を行なう自己完結性のある自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明の自己位置測定システムは、複数の地上局から符号化されたパルス状の電波でメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムであって、前記各地上局は、前記メッセージの送信時刻情報を取得する送信時刻取得手段と、この送信時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、前記移動体は、各地上局から送信されたパルス状の電波を受信してその受信時刻情報を取得する受信時刻取得手段と、前記パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、この再生されたメッセージ内の送信時刻情報と前記受信時刻情報とから前記各地上局からの距離情報を取得する距離情報取得手段と、これら各地上局からの距離情報とこれら距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明の自己位置測定システムは、複数の地上局から符号化されたパルス状の電波でメッセージを送信し、この電波を受信した移動体が前記メッセージに基づいて自己の位置を測定する自己位置測定システムであって、各地上局は、前記移動体までの距離情報を観測する距離観測手段と、この観測距離情報とその観測時刻情報を前記メッセージ内に編集するメッセージ編集手段と、この編集されたメッセージを符号化してパルス列に変換する符号化手段と、このパルス列を前記移動体に向けて電波で送信する送信手段とを有し、前記移動体は、前記各地上局から送信されたパルス状の電波を受信する受信手段と、パルス列を復号化して前記編集されたメッセージを再生する復号化手段と、前記複数の地上局からの前記メッセージ内の観測距離情報とこれら観測距離情報と対をなす前記各地上局の位置情報とから自己位置を測定する自己位置測定手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、良好な精度で自己位置測定が可能な自己完結性のある自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を実施するための最良の形態について、図１乃至図３６を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係る自己位置測定システムの第１の実施例を示すブロック図である。また、図２は、この実施例におけるメッセージの構成例である。本実施例においては、異なる位置に設置された３局の地上局と１機の航空機等の移動体によって自己位置測定システムを構成した場合を例示している。
【００１３】
図１に示すように、この自己位置測定システムは、３局の地上局にそれぞれ設置された地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ、ならびに移動体搭載装置２から構成されている。ここに、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃは、いずれも同一の構成とし、それぞれ時刻発生部１０、メッセージ編集部２０、符号化部３０、及び送信部４０から構成されている。
【００１４】
時刻発生部１０は、年月日及び時分秒の時刻情報を所定の分解能で出力し、メッセージ編集部２０にこの時刻情報を提供する。メッセージ編集部２０は、時刻発生部１０からの時刻情報に基づいてメッセージの送信時刻情報をメッセージ内に編集する。符号化部３０は、メッセージ編集部２０で編集されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送出する。送信部４０は、このパルス列を後述する移動体搭載装置２に向けて電波で送信する。
【００１５】
一方、移動体搭載装置２は、時刻発生部５０、受信部６０、復号化部７０、距離情報取得部８０、及び自己位置測定部９０から構成されている。時刻発生部５０は、年月日及び時分秒の時刻情報を所定の分解能で出力し、受信部６０にこの時刻情報を提供する。受信部６０は、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからの電波を受信してこれらの受信時刻情報を時刻発生部５０からの時刻情報に基づいて取得するとともに、これらの電波を受信処理して得たパルス列を復号化部７０に送出する。復号化部７０は、これらパルス列を復号化して各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからのメッセージを再生する。
【００１６】
距離情報取得部８０は、この再生されたメッセージ内の送信時刻情報と受信部６０からの受信時刻情報とから、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃと自機との距離情報を取得する。自己位置測定部９０は、これらの距離情報と各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの設置位置情報とから自己位置を測定する。
【００１７】
また、本実施例におけるメッセージ構成は、図２に示すように、少なくとも送信時刻情報として、例えば年月日及び所定の分解能を有する時分秒を含んで構成されている。このメッセージは、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ内のメッセージ編集部２０で編集された後、符号化部３０で符号化され、パルス状の電波として移動体搭載装置２に向けて送信される。そして、移動体搭載装置２内の復号化部７０で復号化され、編集されたメッセージが再生される。
【００１８】
次に、上述のように構成した本発明に係る自己位置測定システムの動作を、前述した図１及び図２、ならびに図３のフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
図３は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートであり、図３（ａ）は地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ、図３（ｂ）は移動体搭載装置２のそれぞれの動作を説明するためのフローチャートである。ここに、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃは、例えば、それぞれにあらかじめ設定された送信スケジュールに従って繰り返し移動体搭載装置２に向けてメッセージを送信し、移動体搭載装置２は、これら各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからのメッセージを継続的に受信しているものとする。
【００２０】
まず、図３（ａ）を参照して、地上局側から説明する。地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃでは、あらかじめ設定された送信スケジュールに基づいて、移動体搭載装置２に向けてメッセージを送信する送信時刻情報が時刻発生部１０から取得され、メッセージ編集部２０に送出される（ＳＴ１１０）。この送信時刻情報は、メッセージ編集部２０において送信するメッセージ内に取り込まれ、図２に例示した構成のメッセージが編集される。編集されたメッセージは、符号化部３０に送られる（ＳＴ１２０）。
【００２１】
符号化部３０では、送られてきたメッセージが所定のコードに符号化され、さらに、０または１のパルス列に変換された後、送信部４０に送出される（ＳＴ１３０）。そして、このパルス列は、送信部４０から移動体搭載装置２に向けて電波で送信される（ＳＴ１４０）。この後、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃは、動作終了の指示があるまで、あらかじめ設定された送信スケジュールに従って、上記した一連の動作を繰り返す（ＳＴ１５０）。
【００２２】
次に、図３（ｂ）を参照して、移動体側を説明する。地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃから送信された電波は、移動体搭載装置２で受信され、受信部６０に送られる。受信部６０では、これらの電波が受信されると、時刻発生部５０からの時刻情報に基づいて、電波を受信した時刻としての受信時刻情報が取得される（ＳＴ２１０）。同時に、受信した電波は受信処理され、パルス列となって復号化部７０に送出される（ＳＴ２２０）。
【００２３】
このパルス列は、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ内の符号化部３０においてメッセージが符号化されたものであり、復号化部７０は、この符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。再生されたメッセージには、図２に例示したように、該当するいずれかの地上局装置がこのメッセージを送信した送信時刻情報が含まれている。この再生されたメッセージは、距離情報取得部８０に送出される（ＳＴ２３０）。
【００２４】
距離情報取得部８０では、このメッセージ内の送信時刻情報と前述のＳＴ２１０で取得した受信時刻情報とから、このメッセージを送信したいずれかの地上局装置と自機との間の距離情報を取得する。すなわち、受信時刻情報と送信時刻情報との時間差を算出し、この時間差での電波伝播距離に基づいて地上局装置との距離情報を算出している。この距離情報は、後段の自己位置測定部９０に送出される（ＳＴ２４０）。
【００２５】
自己位置測定部９０では、前述のステップで取得した地上局装置からの距離情報とこの地上局装置の設置位置情報とから自己位置を測定する。すなわち、例えば、設置位置の異なる地上局装置から取得した複数の距離情報に基づいて幾何学的な手法により求めることができる。そして、その結果としての自己位置は、例えば２次元の緯度・経度情報として得ることができるが、本実施例では、３局の地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃとの距離情報に基づいて自己位置を、例えば緯度・経度情報に高度情報を加えた３次元で測定するものとしている。このため、自己位置の測定に際して、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからの距離情報が得られているかを判定し、得られていない場合は、上述したステップを繰り返す（ＳＴ２５０のＮＯ）。
【００２６】
一方、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからの距離情報を得た後は、これら距離情報と、あらかじめ通知されている各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報とに基づいて幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される。移動体搭載装置２においては、自己位置測定部９０でのこの算出結果を自己位置測定結果として出力している（ＳＴ２６０）。この後、移動体搭載装置２は、動作終了の指示があるまで、上記した一連の自己位置測定の動作を繰り返す（ＳＴ２７０）。
【００２７】
以上説明したように、本実施例においては、地上局装置を配置した３局の地上局と、移動体搭載装置を配置した１機の航空機等の移動体を構成要素として自己位置測定システムを運用するとともに、移動体側において３局の地上局との距離情報を及びこれら地上局の位置情報とを所定の分解能で取得し、これらに基づいて３次元の自己位置を測定している。これにより、良好な精度で自己位置測定が可能な自己完結性のある自己位置測定システムを得ることができる。
【実施例２】
【００２８】
図４は、本発明に係る自己位置測定システムの第２の実施例を示すブロック図であり、図５は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図６は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第２の実施例の各部について、図1乃至図３に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃがメッセージを編集する際に、自局の位置情報を含めて編集し、移動体搭載装置２側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の位置情報を各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報として用いるようにした点である。以下、図４乃至図６を参照してその相違点のみを説明する。
【００２９】
図４において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのメッセージ編集部２１は、図１のメッセージ編集部２０に替わって、メッセージを編集する際に、時刻発生部１０からの時刻情報に基づいたメッセージの送信時刻情報、ならびに自局の位置情報として、例えば自局の緯度及び経度をメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図５に例示したように、送信時刻情報及び自局の位置情報を含んだ形に構成される。図６（ａ）においては、図３（ａ）のＳＴ１２０に替わって、この図５に示したメッセージがメッセージ編集部２１によって編集され（ＳＴ１２１）、その後、このメッセージは、移動体搭載装置２に向けて送信される。
【００３０】
一方、移動体搭載装置２側では、自己位置測定部９０で自己位置を測定する際に、図３（ｂ）のＳＴ２６０に替わって、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからの距離情報と、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃから送達されたメッセージ内の位置情報とに基づいて幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される。そして、この算出結果を自己位置測定結果として出力している（ＳＴ２６１）。
【００３１】
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の位置情報を含めたことにより、第１の実施例における効果に加え、地上局の設置位置に柔軟性を持たせたシステム運用を行なうことができる。
【実施例３】
【００３２】
図７は、本発明に係る自己位置測定システムの第３の実施例を示すブロック図であり、図８は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図９は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第３の実施例の各部について、図1乃至図３に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第３の実施例が第１の実施例と異なる点は、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃがメッセージを編集する際に、自局の識別情報を含めて編集し、移動体搭載装置２側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の識別情報を用いてあらかじめ設定された位置情報テーブルを参照することにより、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報を得るようにした点である。以下、図７乃至図９を参照してその相違点のみを説明する。
【００３３】
図７において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのメッセージ編集部２２は、図１のメッセージ編集部２０に替わって、メッセージを編集する際に、時刻発生部１０からの時刻情報に基づいたメッセージの送信時刻情報、及び自局の識別情報としての識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図８に例示したように、送信時刻情報及び自局の識別情報を含んだ形に構成される。また、移動体装置２の自己位置測定部９１は、地上局の識別情報からその位置情報を特定するための位置情報テーブル９１１を有している。
【００３４】
図９（ａ）においては、図３（ａ）のＳＴ１２０に替わって、上記の図８に示したメッセージがメッセージ編集部２２により編集される（ＳＴ１２２）。その後、このメッセージは、移動体搭載装置２に向けて送信される。
【００３５】
移動体搭載装置２側では、このメッセージに基づいて自己位置測定部９１において自己位置を測定する際に、図３（ｂ）のＳＴ２６０に替わって、まず、送達されたメッセージ内の識別情報を用いて位置情報テーブル９１１を参照し、このメッセージを送信した地上局装置の位置情報を得る。そして、このようにして得た各地上局装置の位置情報とそれらの局との距離情報とに基づいて、幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される（ＳＴ２６２）。
【００３６】
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の識別情報を含めたことにより、第１の実施例における効果に加え、移動体は、あらかじめ移動範囲を限定されることなく、地上局を確実に識別しながら、広汎な移動範囲において自己位置測定を行なうことができる。
【実施例４】
【００３７】
図１０は、本発明に係る自己位置測定システムの第４の実施例を示すブロック図である。また、図１１は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第４の実施例の各部について、図1及び図３に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第４の実施例が第１の実施例と異なる点は、移動体搭載装置２が自己の高度情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、より少ない地上局数との組み合わせで３次元の自己位置を測定するようにした点である。以下、図１０及び図１１を参照してその相違点のみを説明する。
【００３８】
図１０において、移動体搭載装置２は、さらに高度情報取得部１００を有している。この高度情報取得部１００は、自機の高度情報を取得し、自己位置測定部９０に提供する。自己位置測定部９０では、この高度情報と、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのいずれか２つの地上局装置との距離情報、及びそれら地上局の位置情報とに基づいて自己位置を測定する。
【００３９】
すなわち、図１１（ｂ）において、ＳＴ２５０のステップでの距離情報の必要局数を２局とし、２つの地上局装置からの距離情報を得た後は、高度情報取得部１００から自己の高度情報が取り込まれる（ＳＴ２５１）。そして、ここまでのステップで得た少なくとも２つの地上局装置からの距離情報及び自己の高度情報、ならびに２つの地上局装置の位置情報とに基づいて、幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される（ＳＴ２６３）。
【００４０】
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の高度情報を取得する手段を持たせたことにより、第１の実施例における効果に加え、地上局数がより少ない場合においても、３次元自己位置を良好に測定することができる。
【実施例５】
【００４１】
図１２は、本発明に係る自己位置測定システムの第５の実施例を示すブロック図である。また、図１３は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第５の実施例の各部について、図1及び図３に示す第1の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第５の実施例が第１の実施例と異なる点は、移動体搭載装置２が自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、この移動速度ベクトル情報に基づいてそれぞれ異なる時刻に取得した複数の距離情報を所定の測定基準時刻における距離情報に補正し、これら補正後の距離情報から測定基準時刻における自己位置を測定するようにした点である。以下、図１２及び図１３を参照してその相違点のみを説明する。
【００４２】
図１２において、移動体搭載装置２は、さらに速度情報取得部１１０を有している。この速度情報取得部１１０は、自機の移動速度ベクトル情報を継続的に取得し、自己位置測定部９０に提供する。自己位置測定部９０では、この移動速度ベクトル情報に基づいて距離情報取得部８０からの距離情報を補正し、測定基準時刻における自己位置を測定する。
【００４３】
すなわち、図１３（ｂ）において、移動体搭載装置２の動作開始直後から、速度情報取得部１１０からの自機の移動速度ベクトル情報が、継続的に自己位置測定部９０に取り込まれる（ＳＴ２０１）。この後、自己位置測定部９０において自己位置を測定する際に、まず測定の基準時刻を設定しておく。次に、ＳＴ２５０までのステップで得た複数の距離情報のそれぞれに対して、これら距離情報を取得した時刻と測定の基準時刻との時間差により発生する自身の移動量を移動速度ベクトル情報に基づいて求め、この移動量を補正値としてそれぞれの距離情報を測定の基準時刻における距離情報に補正する。そして、これら補正後の距離情報と、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報とに基づいて、測定の基準時刻における３次元の自己位置が算出される（ＳＴ２６４）。
【００４４】
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を持たせ、この移動速度ベクトル情報に基づいて複数の地上局からの距離情報を基準時刻における距離情報に補正している。これにより、第１の実施例における効果に加え、設定した基準時刻における精密な自己位置を測定することができる。
【実施例６】
【００４５】
図１４は、本発明に係る自己位置測定システムの第６の実施例を示すブロック図であり、図１５は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図１６は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第６の実施例の各部について、図１乃至図３に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第６の実施例が第１の実施例と異なる点は、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃがメッセージを編集する際に、送信の対象となる移動体の識別情報を含めて編集し、移動体装置２側では、メッセージ内に自己の識別情報を検出した時のみ、このメッセージを再生するようにした点である。以下、図１４乃至図１６を参照して、その相違点のみを説明する。
【００４６】
図１４において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのメッセージ編集部２３は、メッセージを編集する際に、時刻発生部１０からの時刻情報に基づいたメッセージの送信時刻情報、及び送信の対象となる移動体の識別情報として識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図１５に例示したように、送信時刻情報及び移動体の識別情報を含んだ形に構成される。また、移動体装置２の復号化部７１は、メッセージ内の識別情報の検出結果に基づいて受信部６０からのパルス列を復号化する。ここに、復号化部７１は、識別情報検出部７１１、及び復号部７１２を有している。識別情報検出部７１１は、送達されたメッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かを検出し、結果を復号部７１２に通知する。復号部７１２は、この検出結果に基づいて受信部６０からの符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。
【００４７】
図１６（ａ）においては、上述の図１５に示したメッセージがメッセージ編集部２３により編集される（ＳＴ１２３）。その後、このメッセージは、移動体搭載装置２に向けて送信される。
【００４８】
また、図１６（ｂ）においては、移動体搭載装置２側で受信した電波は、ＳＴ２２０のステップで受信処理された後、復号化部７１の識別情報検出部７１１に送られ、メッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かが判定される（ＳＴ２２１）。その結果、自己の識別情報が検出されなかった場合は（ＳＴ２２１のＮＯ）、自己あてのメッセージではないと判断して電波の受信を継続する。一方、自己の識別情報が検出された場合には（ＳＴ２２１のＹＥＳ）、自己あてのメッセージであり、この検出結果が復号部７１２に通知される。そして、復号部７１２において、メッセージが再生されて距離情報取得部８０に送られ（ＳＴ２３０）、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
【００４９】
以上説明したように、本実施例においては、地上局からのメッセージに、送信の対象としている移動体の識別情報を含めて送信している。これにより、第１の実施例における効果に加え、この自己位置測定システムで自己位置測定を実施する移動体を選択的に指定することができ、位置測定が必要な移動体に対してのみ、選択的にサービスを提供することができる。
【実施例７】
【００５０】
図１７は、本発明に係る自己位置測定システムの第７の実施例を示すブロック図である。また、図１８は、この実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第７の実施例の各部について、図１及び図３に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第７の実施例が第１の実施例と異なる点は、各地上装置１ａ、１ｂ、及び１ｃが編集するメッセージを暗号化して送信し、移動体装置２側で暗号復号化を行なうようにした点である。以下、図１７及び図１８を参照して、その相違点のみを説明する。
【００５１】
図１７において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの符号化部３１は、メッセージ編集部２０で編集されたメッセージを暗号化した上で所定のコードに符号化しパルス列とし送信部４０に送出する。ここに、符号化部３１は、暗文化部３１１、及び符号変換部３１２を有している。暗文化部３１１は、メッセージ編集部２０からのメッセージを暗号化する。符号変換部３１２は、この暗号化されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送信部４０に送出する。
【００５２】
また、移動体搭載装置２の復号化部７２は、受信部６０からのパルス列を復号化して得た暗号化されたままのメッセージから元のメッセージを再生して距離情報取得部８０に送出する。ここに、復号化部７２は、復号部７２１、及び平文化部７２２を有している。復号部７２１は、受信部６０からの符号化されたパルス列を復号化して、暗号化されたままのメッセージを得る。平文化部７２２は、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージを再生して距離情報取得部８０に送出する。
【００５３】
図１８（ａ）においては、ＳＴ１２０のステップで編集されたメッセージは、符号化部３１の暗文化部３１１に送られて暗号化される（ＳＴ１３１）。この暗号化されたメッセージは、さらに符号変換部３１２でパルス列に変換され、送信部４０に送出される（ＳＴ１３２）。また、図１８（ｂ）においては、ＳＴ２２０で受信処理されたパルス列は、受信部６０から復号化部７２の復号部７２１に送られる。復号部７２１ではこのパルス列が復号化され、暗号化されたままのメッセージが平文化部７２２に送出される（ＳＴ２３１）。平文化部７２２では、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージが再生される（ＳＴ２３２）。そして、このメッセージは、距離情報取得部８０に送られ、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
【００５４】
以上説明したように、本実施例においては、地上局から移動体へのメッセージを暗号化したことにより、第１の実施例における効果に加え、メッセージのセキュリティを向上させることができるとともに、暗号を復号することのできる特定の移動体のみが常に自己位置測定を行なうことが可能なシステムを構成することができる。
【実施例８】
【００５５】
図１９は、本発明に係る自己位置測定システムの第８の実施例を示すブロック図である。また、図２０は、この実施例におけるメッセージの構成例である。この第８の実施例の各部について、図１に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示す。
【００５６】
図１９に示すように、この自己位置測定システムは、３局の地上局にそれぞれ設置された地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ、ならびに移動体搭載装置２から構成されている。ここに、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃは、いずれも同一の構成とし、それぞれ距離情報観測部１５、メッセージ編集部２５、符号化部３０、及び送信部４０から構成されている。
【００５７】
距離情報観測部１５は、移動体搭載装置２が搭載された航空機等の移動体の自局からの距離情報を観測し、その観測時刻情報とともにメッセージ編集部２５に送出する。メッセージ編集部２５は、距離情報観測部１５からの観測距離情報及び観測時刻情報をメッセージ内に編集する。符号化部３０は、メッセージ編集部２０で編集されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送出する。送信部４０は、このパルス列を移動体搭載装置２に向けて電波で送信する。
【００５８】
一方、移動体搭載装置２は、受信部６０、復号化部７０、及び自己位置測定部９５から構成されている。受信部６０は、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからの電波を受信処理して得たパルス列を復号化部７０に送出する。復号化部７０は、これらパルス列を復号化して各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからのメッセージを再生する。自己位置測定部９５は、再生されたメッセージ内の観測距離情報と各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの設置位置情報とから自己位置を測定する。
【００５９】
また、本実施例におけるメッセージ構成は、図２０に示すように、少なくとも所定の分解能を有する観測時刻情報及び観測距離情報を含んで構成されている。このメッセージは、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ内のメッセージ編集部２５で編集された後、符号化部３０で符号化され、パルス状の電波として移動体搭載装置２に向けて送信される。そして、移動体搭載装置２内の、復号化部７０で復号化され、編集されたメッセージが再生される。
【００６０】
次に、上述のように構成した本発明に係る自己位置測定システムの動作を、前述した図１９及び図２０、ならびに図２１のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
図２１は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートであり、図２１（ａ）は地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ、図２１（ｂ）は移動体搭載装置２のそれぞれの動作を説明するためのフローチャートである。ここで、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃは、例えば、それぞれにあらかじめ設定された送信スケジュールに従って繰り返し移動体搭載装置２に向けてメッセージを送信し、移動体搭載装置２は、これら各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからのメッセージを継続的に受信しているものとする。
【００６２】
まず、図３（ａ）を参照して、地上局側から説明する。地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃでは、距離情報観測部１５において移動体搭載装置２を搭載した航空機等の移動体の自局からの距離情報が継続的に観測される。この距離情報は、あらかじめ設定された送信スケジュールに基づいたタイミングで取り込まれ、観測距離情報及びこの距離情報を観測した時刻である観測時刻情報としてメッセージ編集部２５に送出される（ＳＴ１１５）。この観測距離情報及び観測時刻情報は、メッセージ編集部２５において図２０に例示した構成のメッセージに編集される。編集されたメッセージは、符号化部３０に送られる（ＳＴ１２５）。
【００６３】
符号化部３０では、送られてきたメッセージが所定のコードに符号化され、さらに、０または１のパルス列に変換された後、送信部４０に送出される（ＳＴ１３５）。そして、このパルス列は、送信部４０から移動体搭載装置２に向けて電波で送信される（ＳＴ１４５）。この後、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃは、動作終了の指示があるまで、あらかじめ設定された送信スケジュールに従って、上述した一連の動作を繰り返す（ＳＴ１５５）。
【００６４】
次に、図２１（ｂ）を参照して、移動体側を説明する。地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃから送信された電波は、移動体搭載装置２で受信され、受信部６０に送られる。受信部６０では、これら受信した電波に対して受信処理が施され、パルス列となって復号化部７０に送出される（ＳＴ２１５）。
【００６５】
このパルス列は、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃ内の符号化部３０においてメッセージが符号化されたものであり、復号化部７０は、この符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。再生されたメッセージには、図２０に例示したように、該当するいずれかの地上局装置で観測した自機の観測距離情報及び観測時刻情報が含まれている。この再生されたメッセージは、自己位置測定部９５に送出される（ＳＴ２２５）。
【００６６】
自己位置測定部９５では、上記したステップまでに取得した地上局装置からの観測距離情報とこの地上局装置の設置位置情報とから自己位置を測定する。すなわち、例えば、設置位置の異なる地上局装置から取得した複数の距離情報に基づいて幾何学的な手法により求めることができる。そして、その結果としての自己位置は、例えば２次元の緯度・経度情報として得ることができるが、本実施例では、３局の地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃとの距離情報に基づいて自己位置を、例えば緯度・経度情報に高度情報を加えた３次元で測定するものとしている。このため、自己位置の測定に際して、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからの観測距離情報が得られているかを判定し、得られていない場合は、上述したステップを繰り返す（ＳＴ２３５のＮＯ）。
【００６７】
一方、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃからの距離情報を得た後は、これら距離情報と、あらかじめ通知されている各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報とに基づいて幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される。移動体搭載装置２においては、自己位置測定部９５でのこの算出結果を自己位置測定結果として出力している（ＳＴ２４５）。この後、移動体搭載装置２は、動作終了の指示があるまで、上記した一連の自己位置測定の動作を繰り返す（ＳＴ２５５）。
【００６８】
以上説明したように、本実施例においては、地上局装置を配置した３局の地上局と、移動体搭載装置を配置した１機の航空機等の移動体を構成要素として自己位置測定システムを運用するとともに、移動体側において３局の地上局との距離情報及びこれら地上局の位置情報とを所定の分解能で取得し、これらに基づいて３次元の自己位置を測定している。これにより、良好な精度で自己位置測定が可能な自己完結性のある自己位置測定システムを得ることができる。
【実施例９】
【００６９】
図２２は、本発明に係る自己位置測定システムの第９の実施例を示すブロック図であり、図２３は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図２４は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第９の実施例の各部について、図１９乃至図２１に示す第８の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第９の実施例が第８の実施例と異なる点は、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃがメッセージを編集する際に、自局の位置情報を含めて編集し、移動体搭載装置２側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の位置情報を各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報として用いるようにした点である。以下、図２２乃至図２４を参照してその相違点のみを説明する。
【００７０】
図２２において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのメッセージ編集部２６は、図１９のメッセージ編集部２５に替わって、メッセージを編集する際に、距離情報観測部１５からの観測距離情報及び観測時刻情報、ならびに自局の位置情報として、例えば自局の緯度及び経度をメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図２３に例示したように、観測距離情報及び観測時刻情報に加え、自局の位置情報を含んだ形に構成される。
【００７１】
図２４（ａ）においては、図２１（ａ）のＳＴ１２５に替わって、この図２３に示したメッセージがメッセージ編集部２６によって編集され（ＳＴ１２６）、その後、このメッセージは、移動体搭載装置２に向けて送信される。
【００７２】
一方、移動体搭載装置２側では、自己位置測定部９５で自己位置を測定する際に、図２４（ｂ）のＳＴ２４５に替わって、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃから送達されたメッセージ内の観測距離情報と位置情報とに基づいて幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される。そして、この算出結果を自己位置測定結果として出力している（ＳＴ２４６）。
【００７３】
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の位置情報を含めたことにより、第８の実施例における効果に加え、地上局の設置位置に柔軟性を持たせたシステム運用を行なうことができる。
【実施例１０】
【００７４】
図２５は、本発明に係る自己位置測定システムの第１０の実施例を示すブロック図であり、図２６は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図２７は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第１０の実施例の各部について、図１９乃至図２１に示す第８の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第１０の実施例が第８の実施例と異なる点は、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃがメッセージを編集する際に、自局の識別情報を含めて編集し、移動体搭載装置２側では、自己位置を測定する際に、このメッセージ内の識別情報を用いてあらかじめ設定された位置情報テーブルを参照することにより、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報を得るようにした点である。以下、図２５乃至図２７を参照してその相違点のみを説明する。
【００７５】
図２５において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのメッセージ編集部２７は、図１９のメッセージ編集部２５に替わって、メッセージを編集する際に、距離情報観測部１５からの観測距離情報及び観測時刻情報、ならびに自局の識別情報としての識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図２６に例示したように、観測距離情報及び観測時刻情報に加え、自局の識別情報を含んだ形に構成される。また、移動体装置２の自己位置測定部９６は、地上局の識別情報からその位置情報を特定するための位置情報テーブル９６１を有している。
【００７６】
図２７（ａ）においては、図２１（ａ）のＳＴ１２５に替わって、上記の図２６に示したメッセージがメッセージ編集部２７により編集される（ＳＴ１２７）。その後、このメッセージは、移動体搭載装置２に向けて送信される。
【００７７】
移動体搭載装置２側では、このメッセージに基づいて自己位置測定部９６において自己位置を測定する際に、図２１（ｂ）のＳＴ２４５に替わって、まず、送達されたメッセージ内の識別情報を用いて位置情報テーブル９６１を参照し、このメッセージを送信した地上局装置の位置情報を得る。そして、このようにして得た各地上局装置の位置情報とそれらの局との観測距離情報とに基づいて、幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される（ＳＴ２４７）。
【００７８】
以上説明したように、本実施例においては、地上局から送信するメッセージに自局の識別情報を含めたことにより、第８の実施例における効果に加え、移動体は、あらかじめ移動範囲を限定されることなく、地上局を確実に識別しながら、広汎な領域における自己位置測定を行なうことができる。
【実施例１１】
【００７９】
図２８は、本発明に係る自己位置測定システムの第１１の実施例を示すブロック図である。また、図２９は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第１１の実施例の各部について、図１９及び図２１に示す第８の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第１１の実施例が第８の実施例と異なる点は、移動体搭載装置２が自己の高度情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、より少ない地上局数との組み合わせで３次元の自己位置を測定するようにした点である。以下、図２８及び図２９を参照してその相違点のみを説明する。
【００８０】
図２８において、移動体搭載装置２は、さらに高度情報取得部１００を有している。この高度情報取得部１００は、自機の高度情報を取得し、自己位置測定部９５に提供する。自己位置測定部９５では、この高度情報と、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのいずれか２つの地上局装置からの観測距離情報及びそれらの位置情報とに基づいて自己位置を測定する。
【００８１】
すなわち、図２９（ｂ）において、ＳＴ２３５のステップでの距離情報の必要局数を２局とし、２つの地上局装置からの観測距離情報を得た後は、高度情報取得部１００から自己の高度情報が取り込まれる（ＳＴ２３６）。そして、ここまでのステップで得た少なくとも２つの地上局装置からの観測距離情報及び自己の高度情報、ならびに２つの地上局装置の位置情報とに基づいて、幾何学的な手法により３次元の自己位置が算出される（ＳＴ２４８）。
【００８２】
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の高度情報を取得する手段を持たせたことにより、第８の実施例における効果に加え、地上局数がより少ない場合においても、３次元自己位置を良好に測定することができる。
【実施例１２】
【００８３】
図３０は、本発明に係る自己位置測定システムの第１２の実施例を示すブロック図である。また、図３１は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第１２の実施例の各部について、図１９及び図２１に示す第８の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第１２の実施例が第８の実施例と異なる点は、移動体搭載装置２が自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を有し、自己位置を測定する際に、この移動速度ベクトル情報に基づいてそれぞれ異なる観測時刻に取得した複数の観測距離情報を所定の測定基準時刻における観測距離情報に補正し、これら補正後の観測距離情報から測定基準時刻における自己位置を測定するようにした点である。以下、図３０及び図３１を参照してその相違点のみを説明する。
【００８４】
図３０において、移動体搭載装置２は、さらに速度情報取得部１１０を有している。この速度情報取得部１１０は、自機の移動速度ベクトル情報を継続的に取得し、自己位置測定部９５に提供する。自己位置測定部９５では、この移動速度ベクトル情報に基づいて符号化部７０から送られてくる再生されたメッセージ内の観測距離情報を補正し、測定基準時刻における自己位置を測定する。
【００８５】
すなわち、図３１（ｂ）において、移動体搭載装置２の動作開始直後から、速度情報取得部１１０からの自機の移動速度ベクトル情報が、継続的に自己位置測定部９５に取り込まれる（ＳＴ２０５）。この後、自己位置測定部９５において自己位置を測定する際に、まず測定の基準時刻を設定しておく。次に、ＳＴ２３５までのステップで得た複数の観測距離情報のそれぞれに対して、これら観測距離情報を取得した観測時刻と測定の基準時刻との時間差により発生する自身の移動量を移動速度ベクトル情報に基づいて求め、この移動量を補正値としてそれぞれの観測距離情報を測定の基準時刻における観測距離情報に補正する。そして、これら補正後の観測距離情報と、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの位置情報とに基づいて、測定の基準時刻における３次元の自己位置が算出される（ＳＴ２４９）。
【００８６】
以上説明したように、本実施例においては、移動体に自己の移動速度ベクトル情報を取得する手段を持たせ、この移動速度ベクトル情報に基づいて複数の地上局からの距離情報を基準時刻における距離情報に補正している。これにより、第８の実施例における効果に加え、設定した基準時刻における精密な自己位置を測定することができる。
【実施例１３】
【００８７】
図３２は、本発明に係る自己位置測定システムの第１３の実施例を示すブロック図であり、図３３は、この実施例におけるメッセージの構成例である。また、図３４は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第１３の実施例の各部について、図１９乃至図２１に示す第８の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第１３の実施例が第８の実施例と異なる点は、各地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃがメッセージを編集する際に、送信の対象となる移動体の識別情報を含めて編集し、移動体装置２側では、メッセージ内に自己の識別情報を検出した時のみ、このメッセージを再生するようにした点である。以下、図３２乃至図３４を参照して、その相違点のみを説明する。
【００８８】
図３２において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃのメッセージ編集部２８は、メッセージを編集する際に、距離情報観測部１５からの観測距離情報及び観測時刻情報、ならびに送信の対象となる移動体の識別情報としての識別コードをメッセージ内に編集する。編集後のメッセージは、図３３に例示したように、観測時刻情報及び観測距離情報に加え、移動体の識別情報を含んだ形に構成される。
【００８９】
また、移動体装置２の復号化部７１は、メッセージ内の識別情報の検出結果に基づいて受信部６０からのパルス列を復号化する。ここに、復号化部７１は、識別情報検出部７１１、及び復号部７１２を有している。識別情報検出部７１１は、送達されたメッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かを検出し、結果を復号部７１２に通知する。復号部７１２は、この検出結果に基づいて受信部６０からの符号化されたパルス列を復号化し、メッセージを再生する。
【００９０】
図３４（ａ）においては、上述の図３３に示したメッセージがメッセージ編集部２８により編集される（ＳＴ１２８）。その後、このメッセージは、移動体搭載装置２に向けて送信される。
【００９１】
また、図３４（ｂ）においては、移動体搭載装置２側で受信した電波は、ＳＴ２１５のステップで受信処理された後、復号化部７１の識別情報検出部７１１に送られ、メッセージ内に自己の識別情報が含まれているか否かが判定される（ＳＴ２１６）。その結果、自己の識別情報が検出されなかった場合は（ＳＴ２１６のＮＯ）、自己あてのメッセージではないと判断して電波の受信を継続する。一方、自己の識別情報が検出された場合には（ＳＴ２１６のＹＥＳ）、自己あてのメッセージであり、この検出結果が復号部７１２に通知される。そして、復号部７１２において、メッセージが再生されて自己位置測定部９５に送られ（ＳＴ２２５）、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
【００９２】
以上説明したように、本実施例においては、地上局からのメッセージに、送信の対象としている移動体の識別情報を含めて送信している。これにより、第８の実施例における効果に加え、この自己位置測定システムで自己位置測定を実施する移動体を選択的に指定することができ、位置測定が必要な移動体に対してのみ、選択的にサービスを提供することができる。
【実施例１４】
【００９３】
図３５は、本発明に係る自己位置測定システムの第１４の実施例を示すブロック図である。また、図３６は、この実施例の動作を説明するためのフローチャートである。この第１４の実施例の各部について、図１９及び図２１に示す第８の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第１４の実施例が第８の実施例と異なる点は、各地上装置１ａ、１ｂ、及び１ｃが編集したメッセージを暗号化して送信し、移動体装置２側で暗号復号化を行なうようにした点である。以下、図３５及び図３６を参照して、その相違点のみを説明する。
【００９４】
図３５において、地上局装置１ａ、１ｂ、及び１ｃの符号化部３１は、メッセージ編集部２５で編集されたメッセージを暗号化した上で所定のコードに符号化しパルス列とし送信部４０に送出する。ここに、符号化部３１は、暗文化部３１１、及び符号変換部３１２を有している。暗文化部３１１は、メッセージ編集部２５からのメッセージを暗号化する。符号変換部３１２は、この暗号化されたメッセージを所定のコードに符号化しパルス列として送信部４０に送出する。
【００９５】
また、移動体搭載装置２の復号化部７２は、受信部６０からのパルス列を復号化して得た暗号化されたままのメッセージから元のメッセージを再生して自己位置測定部９５に送出する。ここに、復号化部７２は、復号部７２１、及び平文化部７２２を有している。復号部７２１は、受信部６０からの符号化されたパルス列を復号化して、暗号化されたままのメッセージを得る。平文化部７２２は、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージを再生して自己位置測定部９５に送出する。
【００９６】
図３６（ａ）においては、ＳＴ１２５のステップで編集されたメッセージは、符号化部３１の暗文化部３１１に送られて暗号化される（ＳＴ１３６）。この暗号化されたメッセージは、さらに符号変換部３１２でパルス列に変換され、送信部４０に送出される（ＳＴ１３７）。また、図３６（ｂ）においては、ＳＴ２１５で受信処理されたパルス列は、受信部６０から復号化部７２の復号部７２１に送られる。復号部７２１ではこのパルス列が復号化され、暗号化されたままのメッセージが平文化部７２２に送出される（ＳＴ２２６）。平文化部７２２では、この暗号化されたままのメッセージから暗号化前のメッセージが再生される（ＳＴ２２７）。そして、このメッセージは、自己位置測定部９５に送られ、以降の自己位置測定のための動作が継続される。
【００９７】
以上説明したように、本実施例においては、地上局から移動体へのメッセージを暗号化したことにより、第８の実施例における効果に加え、メッセージのセキュリティを向上させることができるとともに、暗号を復号することのできる特定の移動体のみが常に自己位置測定を行なうことが可能なシステムを構成することができる。
【００９８】
なお、上述した第１乃至第１４の実施例のいずれにおいても、例えば、地上局装置を航空管制レーダで用いられる二次監視レーダ（ＳＳＲ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ  Ｒａｄａｒ）を中心にして構成し、移動体搭載装置をこの二次監視レーダに応答するトランスポンダを中心にして構成し、さらに、メッセージを、例えばＩＣＡＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｉｖｉｌ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）に規定されているモードＳと呼ばれるデータリンクメッセージとして構成することができる。
【００９９】
このように構成した場合には、上記した二次監視レーダ及びトランスポンダ等の既設の器材に簡素な処理器等を付加することによって、本発明に係る自己位置測定システムならびにこれに用いる地上局装置及び移動体搭載装置を容易に構成することができ、特に小型航空機等の移動体にも容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る自己位置測定システムの第１の実施例を示すブロック図。
【図２】第１の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図３】第１の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明に係る自己位置測定システムの第２の実施例を示すブロック図。
【図５】第２の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図６】第２の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図７】本発明に係る自己位置測定システムの第３の実施例を示すブロック図。
【図８】第３の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図９】第３の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図１０】本発明に係る自己位置測定システムの第４の実施例を示すブロック図。
【図１１】第４の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図１２】本発明に係る自己位置測定システムの第５の実施例を示すブロック図。
【図１３】第５の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図１４】本発明に係る自己位置測定システムの第６の実施例を示すブロック図。
【図１５】第６の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図１６】第６の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図１７】本発明に係る自己位置測定システムの第７の実施例を示すブロック図。
【図１８】第７の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図１９】本発明に係る自己位置測定システムの第８の実施例を示すブロック図。
【図２０】第８の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図２１】第８の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図２２】本発明に係る自己位置測定システムの第９の実施例を示すブロック図。
【図２３】第９の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図２４】第９の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図２５】本発明に係る自己位置測定システムの第１０の実施例を示すブロック図。
【図２６】第１０の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図２７】第１０の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図２８】本発明に係る自己位置測定システムの第１１の実施例を示すブロック図。
【図２９】第１１の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３０】本発明に係る自己位置測定システムの第１２の実施例を示すブロック図。
【図３１】第１２の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３２】本発明に係る自己位置測定システムの第１３の実施例を示すブロック図。
【図３３】第１３の実施例におけるメッセージの構成の一例を示す図。
【図３４】第１３の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【図３５】本発明に係る自己位置測定システムの第１４の実施例を示すブロック図。
【図３６】第１４の実施例の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【０１０１】
１ａ、１ｂ、１ｃ  地上局装置
２  移動体搭載装置
１０  時刻発生部
１５  距離情報観測部
２０、２１、２２、２３、２５、２６、２７、２８  メッセージ編集部
３０、３１  符号化部
４０  送信部
５０  時刻発生部
６０  受信部
７０、７１、７２  復号化部
８０  距離情報取得部
９０、９１、９５、９６  自己位置測定部
１００  高度情報取得部
１１０  速度情報取得部
３１１  暗文化部
３１２  符号変換部
７１１  識別情報検出部
７１２、７２１  復号部
７２２  平文化部
９１１、９６１  位置情報テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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